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第三章第三章 色差及色差计算色差及色差计算 过去，工业上使用标准样卡来评定颜色的差别，过去，工业上使用标准样卡来评定颜色的差别，例如例如3 3级色差、级色差、4 4级半（级半（4.54.5级）色差等。级）色差等。标准色度观察者标准色度观察者X X、Y Y、Z Z三刺激值的建立三刺激值的建立,解决了解决了用数字表达颜色的问题。用数字表达颜色的问题。能否也用数字来表达能否也用数字来表达色差呢色差呢？CIELabL a bL C H aXYZ C b E L色度学中的数据色度学中的数据*本章内容本章内容第一节第一节 引言引言第二节第二节 均匀颜色空间与色差计算均匀颜色空间与色差计算第三节第三节 色差单位色差单位第四节第四节 色差计算的实际意义色差计算的实际意义第五节第五节 白度的计算白度的计算 如果能够以两点的距离表示色差，就实现了数字如果能够以两点的距离表示色差，就实现了数字 表达。表达。色差是指两个色差是指两个颜色在颜色在颜色知觉颜色知觉上的上的差异，它包括差异，它包括明度差明度差、彩度差彩度差和和色相差色相差三方三方面。面。第一节第一节 引言引言 在在CIECIE色度图中，每个点代表一色度图中，每个点代表一种颜色，但是当这点的坐标变化很种颜色，但是当这点的坐标变化很小时，人眼仍然认为是原来的颜色。小时，人眼仍然认为是原来的颜色。可见，一个颜色在色度图上意可见，一个颜色在色度图上意味着一个点。但是对于人的视觉而味着一个点。但是对于人的视觉而言，一个颜色在色度图中意味着一言，一个颜色在色度图中意味着一个范围。个范围。这种人眼感觉不出来的颜色变这种人眼感觉不出来的颜色变化范围叫做化范围叫做颜色的宽容量颜色的宽容量。在在xyxy 色度图中色度图中距离相等距离相等的两组颜色，在的两组颜色，在人的颜色人的颜色感觉上，感觉上，是否能够有是否能够有同等的色差呢？同等的色差呢？实验方法实验方法选取不同波长选取不同波长（）光谱色光谱色视场分两半，一半视场分两半，一半波长固定，波长固定，另一半改另一半改变变波长波长，直到观察者分辨出颜色不同。，直到观察者分辨出颜色不同。两半视场亮度保持相等。两半视场亮度保持相等。莱特（莱特（W.D.WrightW.D.Wright）和彼特（和彼特（F.H.G.PittF.H.G.Pitt）通过）通过实验对实验对人眼对光谱色的差别感受性人眼对光谱色的差别感受性进行了研究。进行了研究。莱特线段莱特线段麦克亚当椭圆从从麦克亚当椭圆麦克亚当椭圆和和莱特线段莱特线段可以得出结论：可以得出结论：在在xyxy 色度图中，色度图中，距离相等距离相等的两个颜色，的两个颜色，在在人的颜色感觉人的颜色感觉上，不一定有同等的色差。因此不能以上，不一定有同等的色差。因此不能以颜色点之间的距离来表示色差。颜色点之间的距离来表示色差。同时说明，同时说明，CIE1931-XYZCIE1931-XYZ颜色空间是颜色空间是不均匀不均匀的。图上的。图上相等的空间在视觉上不等差，不能正确反映颜色的相等的空间在视觉上不等差，不能正确反映颜色的视觉视觉效果。效果。若想用颜色点之间的距离来表示色差，必须对原来的若想用颜色点之间的距离来表示色差，必须对原来的CIE1931XYZCIE1931XYZ颜色空间进一步修正为能够适应人眼的颜色空间进一步修正为能够适应人眼的均均匀颜色空间匀颜色空间。例如一对黄色色样和一对黑色色样在人眼睛看来色差级别大致差不多，但是在不均匀的色度空间中，用数字来表示时却相差很多。解决问题的办法是使颜色空间均匀化。第二节 均匀颜色空间与色差计算 为了方便色差的计算，为了方便色差的计算，CIECIE从从19601960年开始进行年开始进行均均匀颜色空间的建立匀颜色空间的建立和和相应色差式的建立相应色差式的建立。例如：例如：CIE1960均匀色度标尺图（简称均匀色度标尺图（简称CIE1960 UCS图，或图，或称称CIE1960 UCS均匀颜色空间均匀颜色空间。CIE1976L*a*b*均匀颜色空间均匀颜色空间等。等。均匀的色彩空间在不同位置，不同方向上，均匀的色彩空间在不同位置，不同方向上，相等的几何距离相等的几何距离在在视觉上视觉上有对应有对应相等的色差相等的色差，用，用易测的易测的空间距离空间距离作为色彩感觉作为色彩感觉差别量的度量差别量的度量。有。有了这种均匀颜色空间，颜色匹配和色彩复制（如了这种均匀颜色空间，颜色匹配和色彩复制（如配色染色）的准确性就得到加强。配色染色）的准确性就得到加强。为了获得物体色在知觉上均匀的空间，并能够为了获得物体色在知觉上均匀的空间，并能够反映准确的色差，反映准确的色差，19761976年年CIECIE推荐了推荐了一个均匀颜色空一个均匀颜色空间间和与之相对应的和与之相对应的色差的计算方法色差的计算方法。即。即CIE1976CIE1976LABLAB（或（或L L*a a*b b*）空间及其色差公式。空间及其色差公式。常见色差公式简介常见色差公式简介 一般颜色空间均匀性好，计算出来的色差与视觉的相关一般颜色空间均匀性好，计算出来的色差与视觉的相关性就好。性就好。研究表明，行业不同，色相、明度、饱和度对总色差的研究表明，行业不同，色相、明度、饱和度对总色差的影响是不同的。因此各个行业都对建立在均匀颜色空间基础影响是不同的。因此各个行业都对建立在均匀颜色空间基础上的色差公式进行了上的色差公式进行了“加权加权”处理，以便与人的视觉有更好处理，以便与人的视觉有更好的相关性，适应本行业的需要。的相关性，适应本行业的需要。计算颜色间计算颜色间的的差异值差异值以以（D DE E或或E E）表示表示D DE E：两个颜色两个颜色彼此彼此间间的的差异差异值值。E E：色彩色彩空间内空间内表示表示两个色样彼此间两个色样彼此间的的距离距离差距差距。色差色差的表示的表示 实际计算时，色差公式有许多种，且各具优缺点，实际计算时，色差公式有许多种，且各具优缺点，实际使用中与实际使用中与习惯习惯和和经济发展水平经济发展水平以及以及行业特点行业特点有重有重要关系。要关系。1936193619761976年为一个阶段，有年为一个阶段，有2020多个公式，分三类，一多个公式，分三类，一是以是以MunsellMunsell系统为基础，对系统为基础，对CIECIE色度图进行非线性变色度图进行非线性变换；二是对换；二是对CIECIE色度图进行线性变换；三是以色度图进行线性变换；三是以麦克亚当麦克亚当椭圆椭圆为基础。为基础。19761976年后为一个阶段，多数以年后为一个阶段，多数以CIE LCIE L*a a*b b*色差公式色差公式为基为基础进行修正，实用性大大提高。础进行修正，实用性大大提高。常见色差公式常见色差公式CIEL*a*b*CMC(l l:c c)l=c=1 或 l=2，c=1ANLABFMC2JPC79MS89CIE1976LUVCIE94 ISO CIE1976LABCIE1976LAB（或（或L*a*b*L*a*b*）系统，现在已被世界各国正式系统，现在已被世界各国正式采用并作为国际通用的测色标准。它适用于一切光源色或物体采用并作为国际通用的测色标准。它适用于一切光源色或物体色的表示与计算方法。色的表示与计算方法。CIE1976LCIE1976L*a a*b b*色彩空间由色彩空间由CIEXYZCIEXYZ系统通过数学方法转系统通过数学方法转换得到，转换公式为：换得到，转换公式为：式中式中X X、Y Y、Z Z是物体的三刺激值；是物体的三刺激值；X X0 0、Y Y0 0、Z Z0 0为为 CIE标准照标准照明体的三刺激值；明体的三刺激值；L*表示心理明度；表示心理明度；a*、b*为心理色度。为心理色度。一、一、CIE1976L*a*b*(CIELAB)色差式色差式 CIE L*a*b*色色 彩彩 空空 间间.如图所示。如图所示。在坐标系统中在坐标系统中+a+a 表示红色，表示红色，-a-a 表示绿色，表示绿色，+b+b 表示黄色，表示黄色，-b-b 表示蓝色，表示蓝色，颜色的明度由颜色的明度由L L 的百分数表示。的百分数表示。.彩彩 度度色色 相相+a 表示红色-a 表示绿色+b 表示黄色-b 表示蓝色*C*+h*+L+a a-a a-b*+b*色色空空间间的描述的描述CIELABCIELAB 色彩空色彩空色彩空色彩空间间间间X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z CIELABCIELABCIELABCIELAB公式公式公式公式 L L L L*a a a a*b b b b*C C C C*H H H H*L L*：明暗明暗轴轴(LIGHTNESS)LIGHTNESS)，指指颜颜色明暗的色明暗的强强度。度。a a*：红红 绿绿轴轴b b*：黄黄 蓝蓝轴轴 C C*：彩度彩度，指指颜色颜色的的鲜艳鲜艳程度。程度。H H*：色相色相，指指颜色颜色的相貌。的相貌。L L*：明暗度明暗度L L*：愈接近愈接近 0 0，颜色颜色愈暗愈暗。L L*：愈接近愈接近 100 100，颜色颜色愈亮。愈亮。L L*=116(116(Y Y/Y Yn n)1/31/3-16-16颜颜 色色 越越 来来 越越 亮亮 (L)CIE L*a*b*颜色空间颜色空间L*a a*：红红绿轴绿轴 +a a*：偏偏红红(不不够绿够绿)-a a*：偏偏绿绿(不不够红够红)-a0 +aCIE L*a*b*颜色空间颜色空间a*=500(X/Xn)1/3-500(Y/Yn)1/3 b b*：黄黄蓝蓝 轴轴 +b b*：偏偏黄黄(不不够蓝够蓝)-b b*：偏偏蓝蓝(不不够黄够黄)+b 0-bCIE L a b 颜色空间颜色空间 b =200(Y/Yn)1/3-200(Z/Zn)1/3彩彩 度度 越越 来来 越越 高高 (C C)C Cs s *：彩度彩度指标指标 C Cs s *=(a a *2 2+b b*2 2)1/21/2C Cs s *=色色样样在在 a a*b b*色彩色彩图图形位置距中心形位置距中心点点的的距离距离。低彩度的低彩度的颜色颜色(灰色灰色)：C Cs s*略大略大于于 0 0。高彩度的高彩度的颜色颜色;C Cs s*在在 70 70 9090。CIELAB 彩彩 度度(饱和度饱和度)饱和度：饱和度：Cs*Cs*=(a*2+b*2)1/2+a a-a a-b+bCsa a*b*C CstdstdC Cspsp饱和度差饱和度差 C*标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品 C C s sC Cspsp -C Cstdstd*+a a-a a-b+b C Cs sC CstdstdC Cspsp色度差色度差 Cc*标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品*+a a-a a-b+b Cc=(a2+b2)1/2 C Cc cC CstdstdC Cspsp标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品*+a a-a a-b+b亮度差亮度差：L L L可感知可感知的颜色，如红的颜色，如红色、色、黄黄色、色、绿绿色、色、蓝蓝色色和和紫色紫色等等 。无无色色,如如黑色、灰色或白色。黑色、灰色或白色。色色 相相色相色相饱和度饱和度饱和度饱和度 C C*C Cs s*+a a色相色相色相色相 H H H H*+b颜色空间颜色空间 L*C*H CCh h：颜色颜色的色相角度的色相角度。h h：任一任一颜色颜色在在a a b b 图形图形中中,以以+a a 轴轴为为基准基准,逆时针逆时针方向算起之方向算起之相对相对角度。角度。h h=tan=tan-1-1 b b /a ah h=0 =0 360 360CIELAB色色 相相 角角 的的 制制 定定*标准品标准品标准品标准品+a a*-a*-b*+b*C*C*ababh h绿绿绿绿 -A A轴轴轴轴-红红红红1801802702709090 0 0 360360色相角色相角 h。X、Y、Z CIELAB公式公式 L C H(a,b)E=(L 2+a 2+b 2)1/2色差色差理论公式理论公式*C Cspsp色差色差 E标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品*+a a-a a-b+bE=(L 2+a 2+b 2)E批次批次样与样与标准样之间的差异标准样之间的差异:L =L bat L std(+(+表示较浅表示较浅,-表示较表示较深深)a =a bat a std(+(+表示偏红表示偏红,-表示偏绿表示偏绿)b =b bat b std(+(+表示偏黄表示偏黄,-表示偏蓝表示偏蓝)E =(L2+a2+b2)1/2 (差异值差异值 )CIE L a b 色色 差差 公公 式式*批次批次样与标准样之间的差异样与标准样之间的差异:L =L bat L std(+(+表示较浅表示较浅,-表示较表示较深深)C =C bat-C std(+(+表示彩度较高表示彩度较高)h =h bat h std (色相角度的色相角度的差异差异)E =(L2+Cs2+H2)1/2 =(L2+Cc2)1/2(差异值差异值)H =(E2-L2-Cs2)1/2 =(Cc2-Cs2)1/2(+(+表表示示反时针方向反时针方向)CIE L*C*h*色色 差差 公公 式式*L L*=71.2*=71.2a a*=12.8*=12.8b b*=32.8*=32.8L L*=71.1*=71.1a a*=18.7*=18.7b b*=31.8*=31.8CIEL a b 色差公式计算举例色差公式计算举例*在在CIE1976LCIE1976L*a a*b b*公式的基础上修改后提出的。并公式的基础上修改后提出的。并由英国染色家协会（由英国染色家协会（SDCSDC）的颜色测量委员会（的颜色测量委员会（CMCCMC）推荐使用。推荐使用。以若干个实际样品（如涤纶色样）的颜色为中心，以若干个实际样品（如涤纶色样）的颜色为中心，这些颜色在色空间均匀分布，并由有经验的评色人员这些颜色在色空间均匀分布，并由有经验的评色人员进行目测，以目测结果在色空间内建立均匀分布的宽进行目测，以目测结果在色空间内建立均匀分布的宽容度椭圆，这些椭圆的容度椭圆，这些椭圆的 大小和形状可以分析出大小和形状可以分析出CIEL*a*b*CIEL*a*b*色空间与人眼目测结果的对应情况和均匀性。色空间与人眼目测结果的对应情况和均匀性。使计算结果和人的视觉更加符合。使计算结果和人的视觉更加符合。二、二、CMCCMC（l l：c c）色差式）色差式CMC（l:c）色差式：其中：蓝色的L、Cs、H 是由是由CIELABCIELAB计算得出的算得出的亮度差、亮度差、饱和度差、色相差。和度差、色相差。SL=0.040975L std/(1+0.01765L std)当当 L std 16,SL=0.511时时SC C=0.0638 C std/(1+0.0131C std)+0.638SH=SC(tf+1-f),其中其中f f=C std4/（C std4+1900）当当164164HHstdstd345345时：时：t t=0.56+=0.56+|0.2cos(|0.2cos(HHstdstd+168)|+168)|当当345345HHstdstd1641.5 完全不完全不对对色色 上述开发的色差公式，往往有意识地把单位调整上述开发的色差公式，往往有意识地把单位调整到与到与NBSNBS单位相接近，例如单位相接近，例如ANLAB40ANLAB40、Hunter LabHunter Lab以及以及CIE LABCIE LAB、CIE LUVCIE LUV等色差公式的单位都与等色差公式的单位都与 NBS NBS 单位单位大略相同（不是相等）。因此，我们大略相同（不是相等）。因此，我们不不要误解以为要误解以为任任何色差公式计算出的色差单位都是何色差公式计算出的色差单位都是 NBSNBS。甚。甚 至有些至有些公式的结果与公式的结果与NBSNBS单位相差甚远。单位相差甚远。“NBSNBS色差单位色差单位”与色差公式单位的关系与色差公式单位的关系第四节第四节 色差计算的实际意义色差计算的实际意义纺织品生产过程中与色差有关的因素：纺织品生产过程中与色差有关的因素：来样确认来样确认生产样品（生产质量控制）生产样品（生产质量控制）染色牢度的评价染色牢度的评价目测的问题：目测的问题：心理、年龄、环境、经验心理、年龄、环境、经验解决办法：解决办法：仪器评价仪器评价正确判断颜色的优点：正确判断颜色的优点：对对颜色的控制稳定；颜色的控制稳定；减少专业人员的对色压力和强度；减少专业人员的对色压力和强度；降低降低客户投诉。客户投诉。不不正确判断颜色的结果正确判断颜色的结果浪费多次打色样的时间；浪费多次打色样的时间；浪费多次打色样的时间；浪费多次打色样的时间；化验室给车间提供不准确化验室给车间提供不准确化验室给车间提供不准确化验室给车间提供不准确的配方的配方的配方的配方；增加修色次数；增加修色次数；增加修色次数；增加修色次数；增加客户投诉的概率。增加客户投诉的概率。增加客户投诉的概率。增加客户投诉的概率。新颜色新颜色供应商/工厂 否核可标准色样标准色样E-mailE-mail核对核对,可以小可以小时时计算计算,不是以不是以 周周否是颜色颜色确确认认 一、来样确认的一、来样确认的快捷途快捷途径径 计算机计算机化化光源光源 D65、A、CWF 应满足日光、商店、家庭等不同照明条件观察者观察者 2 或 10 色差公式色差公式测色的几何条件测色的几何条件客户与供货商必须就以下问题达成共识客户与供货商必须就以下问题达成共识可接受色差可接受色差 E 或 E 以及 L、a、b、C、h 染色样品资料染色样品资料报告报告产品色差必须低于双方确认的色差值产品色差必须低于双方确认的色差值内衣内衣：ECMC 0.60.8饰物饰物：ECMC0.81.0 外衣外衣：ECMC 1.01.2 曼彻斯特曼彻斯特布布:ECMC 1.01.2 色卡色卡：ECMC 0.20.4汽车内饰物汽车内饰物：ECMC 0.40.8色差举例色差举例标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品+a a-a a*-b+b通过通过可接受性可接受性*标准样标准样标准样标准样样品样品样品样品+a a-a a-b+b失败失败可接受性可接受性*染色牢度：沾色牢度（容易）染色牢度：沾色牢度（容易）变变(褪褪)色牢度（难）色牢度（难）常用于评价牢度变色的色差公式：常用于评价牢度变色的色差公式：CIELABCIELAB、JPCJPC7979、CMCCMC（l l：c c）二、染色牢度的评价二、染色牢度的评价总色差E牢度级别13.611.68.25.64.13.02.11.30.41122233344455总色差值与常用总色差值与常用牢度牢度级别之间的关系级别之间的关系 CIE1976LabCIE1976Lab色差式色差式总色差E牢度级别11.858.41 11.855.96 8.404.21 5.953.06 4.202.16 3.051.27 2.150.20 1.260.201122233344455总色差EF牢度级别11.608.20 11.595.80 8.194.10 5.792.95 4.092.10 2.941.25 2.090.40 1.240.401122233344455CMC（l:c）色差式色差式(1:1)中国标准中国标准 EF
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